银川平原日蒸发量的计算

软件对卫星数据进行图像校正、剪裁、DEM 及地形信息提取、SEBS 原理计算
地表蒸散量、图层叠加和数据信息统计计算等模块，最终得到银川平原的日
地表蒸散量。具体操作在此不做详细叙述，详细过程可参照《遥感与区域地
面蒸散量估算方法》一书。
二、 数据
1. 卫星数据
本文使用的卫星数据全部由 NOAA 门户网站：
54
8914
2012 9 5
10
186
59
8903
2012 9 6
11
198
57
8895
2012 9 7
11
195
60
8898
2012 9 8
17
203
58
8892
2012 9 9
19
202
65
8876
2012 9 10
11
201
74
8865
其中本文只应用到 2012 年 9 月 6 日和 2012 年 9 月 8 日这两天日平均气象数
土地肥沃，有耕地 27 万公顷，草场 25.5 万公顷原生地表植被类型为荒 漠草原，现以人工绿洲植被为主，主要分布耕地灌淤土、灰钙土和沼泽土等。 地势较为平坦，土地肥沃，利于灌溉与垦殖。
1
方法和数据
本文拟对银川平原 9 月 1 日～10 日地表蒸散量进行计算，研究方法采用 表面能量平衡系统(SEBS，Surface Energy Balance System)理论，通过 ENVI 4.7 软件对遥感数据进行操作和计算；卫星遥感数据来源于 NOAA 官方网站提 供的高分辨率辐射计的 AVHRR 数据产品，气象数据来自于当地气象站的历史 记录数据。
银川平原日蒸发量的计算
摘要：本文使用 ENVI 软件计算银川平原的地表蒸散量，并对其分布和影响
因素进行了简单的讨论和总结，土地类型、植被覆盖和地下水位是影响地表 蒸散量的重要因素，裸土区的蒸发量最大、有植被覆盖的区域 NDVI 值越大蒸 发量越大、地下水水位越浅蒸散量越大。
平原概况
银川平原，位于宁夏回族自治区中部黄河两岸。北起石咀山，南止黄土 高原，东到鄂尔多斯高原，西接贺兰山。黄河从南至北流过银川平原。东西 宽 10～50 公里，南北长 280 公里，面积 7800 平方公里，海拔 1100～1200 米。 经、纬度范围分别为 104°～107°30′E 和 37°～39°30′N。
银川平原处于温带干旱地区，气候干旱，日照充足，年均日照时数 3000 小时左右，无霜期约 160 天。昼夜温差较大，年平均气温 9℃年降水量 200 毫米左右。
银川平原是断陷盆地型沉积平原，按照成因，可分为黄河冲积湖积平原 和贺兰山山前洪积倾斜平原两部分，后者约占总面积的 2/7。冲积湖积平原 顺黄河流向，自西南而东北微有倾斜，平均坡降约 1/4000。
一、 方法
表面能量平衡系统(SEBS)原理
利用对地观测的可见光、近红外和热红外波段的卫星数据，结合实测气
象或大气数据，根据表面能量平衡原理估算不同尺度的地表大气湍流通量，
从而得到地表相对蒸散量的方法。热红外遥感是对表面能量平衡状态的瞬时
观测。表面能量平衡是由表面净辐射驱动的，白天主要是太阳短波辐射。任
发比：
EF = 1 − H−Hwet
Hdry−Hwet
（2）
式中：EF 即为相对蒸发比，是实际蒸散量与最大蒸散量之比；Hdry为干极限
2
状态下的感热通量；Hwet为湿极限状态下的感热通量。
日蒸散量为
Edaily
=
8.64
×
107
×
24 Λ 0
×
−− Rn−G0
λρw
(3)
24
式中： Λ 为日ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发比；ρw为水的密度。
一时刻地表能量平衡方程为一时刻地表能量平衡方程为：
Rn = G0 + H + λE
（1）
式中：Rn 为净辐射通量；C0 为土壤热通量；H 为感热通量；λE 为湍流潜热通
量(地表蒸发所用能量)，其中λ是水的汽化潜热，表示一定体积的水通过蒸散
发从液态变为气态所需的能量，E 为实际水分蒸散总量。
根据能量平衡在最干和最湿两种极限状态下的感热通量特征可以计算蒸
3
Transmission）和局部地区覆盖（Local Area Coverage,LAC）数据。共计检 索到 64 个卫星数据，附合覆盖研究区域的全部面积的数据共计有 12 个，对 这 12 个数据进行辐射校正、几何校正以及对研究区域的裁剪，除去重新剪裁 数据的尺寸和云量对研究区域的影响，符合本文对研究区域的数据只有 2 个， 分别为 2012-09-06-6：24（图 3）和 2012-09-08-5：23（图 4）的数据。
http://www.class.ngdc.noaa.gov/saa/products/welcome
下载获得，旨在研究银川平原 2012 年 9 月 1 日～10 日的地表蒸散发量，数 据时间 2012-09-01-00：00～2012-09-10-23：59；研究区域 104°～107°30′ E 和 37°～39°30′N；数据类型采用分辨率 1km 的全解析区域覆盖（Full Resolution Area Coverage ，FRAC）、高分辨率图形（High Resolution Picture
表 1 银川平原 53614 气象站历史记录数据
年 月 日 平均风速 平均气温 平均相对湿度 平均本站气压
（0.1m/s） (0.1℃)
(1%) (0.1百帕)
2012 9 1
20
147
75
8928
2012 9 2
16
165
64
8927
2012 9 3
13
172
52
8933
2012 9 4
22
167
0
ENVI 4.7 和 ENVI+IDL 4.7 软件
ENVI 是一个完整的遥感图像处理平台，其软件处理技术覆盖了图像数据
的输入/输出、图像定标、图像增强、纠正、正射校正、镶嵌、数据融合以及
各种变换、信息提取、图像分类、基于知识的决策树分类、与 GIS 的整合、
DEM 及地形信息提取、雷达数据处理、三维立体显示分析等。本文利用 ENVI
图 1 NSS.LHRR.NP.D12250.S0559.E0610.B1844444.WI 原始数据
图 2 NSS.LHRR.NP.D12252.S0537.E0544.B1847272.WI
2. 气象数据
气象数据来源于银川平原当地区站号为 53614 气象站的历史记录，气象
4
站海拔高程 1112m，具体气象数据如下表格：